基于FPGA 的SATA IP CORE 设计及其协议分析

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1、电子测量与仪器学报2005年增刊基于FPGA的SATAIPCORE设计及其协议分析叶顶胜陈利学(西南石油学院计算机应用研究实验室成都610500)摘要：本文提出了一种用现场可编程门阵列器件FPGA实现SATA协议的方案，介绍了SATA协议的四层体系，着重阐述了物理层、链接层和传输层的功能和状态变迁，对物理层和链接层的IP(知识产权)设计进行了介绍。关键词：串行ATA知识产权现场可编程门阵列器件SATAIPCOREDesignBasedonFPGA&ProtocolAnalysingYeDingshengChenLixue(SouthwestPetroleumInst

2、ituteComputerApplicationLaboratoryChengdu610500)Abstract:ThisarticprovidedanideatorealizeSATAprotocolontheplatformofFPGA,analyzedthefourlayersarchitectureofSATAprotocol,paidmoreattentiontothefunctionsandstatediagramsofphysicallayer、linkedlayerandtransportlayer,alsointroducedtheIPcorede

3、signedforphysicallayerandlinklayer.Keywords:SATA;IP;FPGA.功能已经成为了可能。1前言如图1所示：协议分为物理层、链接层、传输层和应用层的4层体系结构，以下将分别介绍各层回望过去，人们对硬盘速度的提升已经分别采功能及其IP设计。取了提高电机转速、加大单碟容量、加大缓存容量，主机应用层设备软件软件并且在保留并行接口的时候缓慢的提升着其传输缓存缓存DMADMA频率。并行线路的传输功能已发挥到了极限，其信号的串扰问题阻止了频率的继续提高。2000年2月传输层Intel在IDF（IntelDeveloperForum——

4、Intel开发者数据传输控制块数据传输控制块论坛）上，首次提出了串行ATA（SerialATA）的链接层技术构想，并专门成立了SerialATA标准的官方工数据链路控制块数据链路控制块作组(SerialATAWorkingGroup)。2001年8月，Seagate在IDFFall2001大会上宣布了SerialATA物理层1.0标准，SerialATA规范正式确立。SATA规范采用物理层接口物理层接口差分信号传输数据从根本上解决了串扰问题，它还对传送的数据和命令包进行CRC效验，以此提高总主机本地协议层设备本地协议层线的可靠性，另外，其增强的接入精确度、热插拔图1

5、SATA体系结构能力、工作电压降低、对原有系统的支持和更加人性化等多种优点已经证明了它作为下一代IDE设2协议分析及其实现备接口标准已经是实至名归。满足SATA规范的各种设备必然会占领未来的市场，但是，现在市场上2.1物理层的SATAIPCORE都是面向IC设计的，不利于在FPGA主要任务:建立正常通讯,提供给上层物理层上集成，随着FPGA提供商对FPGA性能的不断提高连接情况、并/串、串/并转换、接受和传输数据流。和设计工具的功能不断强大，在FPGA上实现SATA物理层接收和传输的是1.5Gb/s差分LVDSNRZ串201电子测量与仪器学报2005年增刊行数据流，

6、现在比较高端的FPGA具有这样的收发块锁存ALIGN数据，然后以接收的速度把接收到模块，比如：ALTERA的STRATIXGX系列，如果选的ALIGN传出去；主机必须要有能够存放2048个用的器件没有这样的收发模块则需要外加独立的ALIGNDWORD数据的缓冲区；主机在发送了实现收发功能的IC，这样我们需要设计的是其物理COMWAKE后至少要在880us的时间段以内接收设层的控制模块实现对OOB（outofband）信号的检备传来的ALIGN数据，这样保证了几代协议的设测和应答，并向上层提供物理层的链接情况。协议备都能够通讯，如果在880us的时间段内没有接中使用了

7、三个OOB信号：COMRESET、COMINIT和收到设备传来的ALIGN数据，主机重新power_onCOMWAKE，对它们的检测是通过检测ALIGN数据流时序——重复检测设备，直到应用层传来STOP命的宽度和两ALIGN数据流之间的间隙来达到的。令；ALIGN数据码流是专门用于主从通讯的一组固定序h:设备锁存——设备锁存ALIGN数据，当判断到是列，其组成为：D27.3D10.2D10.2K28.5。和刚才传出的ALIGN一样时，证明已经建立好了以下将分析主从双方利用OOB信号建立通讯的过连接，然后，发送SYNC，进入到正常操作模式;程：当进行通讯完了三次n